Наиболее экономичный и распространенный метод обезвоживания древесины — это ее сушка, осуществляемая за счет додвода к влажному материалу тепла нагретым воздухом (или продуктами сгорания) и уноса испарившейся влаги этим же, но частично увлажнившимся и охладившимся воздухом. Для превращения воды в парообразное состояние требуется затратить около 2600 кДж тепла.
Процесс испарения влаги воздухом может происходить без искусственного его подогрева, что характерно для атмосферной сушки, когда используется теплота относительно нагретого солнцем наружного воздуха. С помощью подвода к материалу теплоты (продуктов сгорания, воздуха от калориферов, или электронагревом), получаемой в результате сжигания топлива, применения электроэнергии от тепловых или гидравлических станций и т.п., осуществляют комбинированную сушку.
Так как объем выделяющегося из материала пара при обычной температуре сушки (50—100°С) примерно в 1,2—1,7 тыс. раз больше объема испарившейся воды, пар устремляется из нагретой древесины в окружающий воздух и отводится им. Следовательно, для сушки необходимо с воздухом подводить тепло и уносить парообразную влагу, т.е. осуществлять циркуляцию воздуха по материалу.
Основной вид продукции лесопильных заводов, подвергаемой сушке,— пиломатериалы. Продолжительность процесса их высушиваний в специальных камерах весьма значительна — 1—30 сут, в зависимости от толщины и породы пиломатериалов. Такой длительный процесс трудно конвейеризировать. Поэтому пиломатериалы укладывают горизонтальными рядами на прокладках в транспортируемый штабель больших размеров (масса 10—20 т). Через такой штабель по зазорам вдоль прокладок продувают нагретый воздух, уносящий из древесины влагу. Так как при обдувании сухим воздухом пиломатериалы растрескиваются, процесс сушки проводят во влажной среде. В этих целях используется влага, испарившаяся из древесины: вышедший из штабеля увлажненный воздух повторно подогревают в калориферах (или добавляют горячие продукты сгорания) и вторично направляют в тот же штабель материала, т. е. применяют метод рециркуляции воздуха. Во всех современных сушильных установках для пиломатериалов используется принцип рециркуляционного конвективного подвода тепла к материалу.
В растущем дереве содержится значительное количество влаги. Она необходима для поддержания жизнедеятельности клеток дереву. В природных условиях жизни леса влага играет положительную роль также в каждом отмершем дереве. Она способствует развитию в древесине микроорганизмов, следовательно своевременному биологическому ее разрушению и удобрению таким образом почвы. При использовании срубленной и обработанной древесины возникает необходимость в предотвращении биологического разрушения древесины, придании ей стойкости против гниения. Наиболее просто это достигается удалением из древесины почти всей влаги. Таким способом из нестойкого сырья биологического происхождения древесина превращается в очень ценный материал, сохраняющийся длительное время.
Влагу (в избыточном количестве) часто используют для предохранения древесины от гниения. Из практики известно, что подводная часть свай, затопленные бревна и т. п. сохраняются длительное время — десятки и сотни лет. Способ затопления древесного сырья для его сезонного хранения широко используют в фанерном производстве, а искусственное дождевание штабелей бревен — в лесопильном. При этом из древесины влагой вытесняется воздух (в том числе кислород), необходимый для жизнедеятельности дереворазрушающих грибов.
Особенно быстро (за 1—2 мес) в летнее время портится срубленная, но не разделанная и, следовательно, не просушенная в короткий срок, древесина бука, березы и осины; гниют и сырые доски, уложенные в плотную стопу. Необходимо поэтому бревна этих древесных пород, а также клена, ясеня, ольхи, липы и др. срочно распиливать и затем доски немедленно сушить с максимально допустимой интенсивностью.
Основные факторы гниения древесины — умеренная температура (5—40°С), кислород воздуха и значительная (но не близкая к максимальной) ее влажность. Для сохранения древесины желательно, чтобы в результате обезвоживания в ней осталось менее пятой части влаги по отношению к массе самой древесины, а в случае хранения методом доувлажнения масса влаги должна быть больше массы самой древесины. Отношение массы влаги к массе самой древесины называют ее влажностью; в отмеченных примерах влажность древесины составляет 0,2 (т.е. 20%) и более 1 (т.е. более 100%).
Если древесина будет находиться в условиях эксплуатации на открытом воздухе, ввиду неизбежности повторного увлажнения атмосферными осадками предварительная сушка для предохранения древесины от гниения бесполезна. Поэтому шпалы, столбы различного назначения, элементы мостов и т.п. консервируют, пропитывая их токсичными для грибов химикатами (каменноугольным пропиточным маслом, хлористым цинком, сланцевым маслом и др.). Срок службы консервированной древесины удлиняется в несколько раз.
Следует иметь в виду, что для эффективной пропитки древесины современными методами ее подсушивают (только при диффузионном методе лучше пропитывается сырая древесина).
Сущность и назначение рециркуляции. Рециркуляция воздуха
Как правило, для зрительных залов расчетный воздухообмен (РВО) по теплому периоду получается существенно больше, чем по холодному (ХП) и переходному (ПП) периодам. Причиной этого является достаточно малая разница температур приточного и удаляемого воздуха в летний период, так как согласно нормам внутренняя температура может быть всего на 3 градуса выше температуры наружного воздуха. Существенному повышению температуры удаляемого воздуха препятствует малое значение градиента температуры, вызванное низкой температурой источников теплоты (люди) и подача воздуха в верхнюю зону, способствующая перемешиванию воздуха в помещении и выравниванию температуры по высоте.
В этих условиях при проектировании системы, работающей с постоянной производительностью все периоды года, приходится подавать значительное избыточное количество приточного воздуха. Если брать весь приточный воздух из атмосферы при низкой температуре, то существенно возрастают затраты энергии на нагрев воздуха. Потребное же количество воздуха, как правило, существенно меньше, и определяется воздухообменом по углекислому газу или по санитарной норме.
Чтобы избежать излишнего расхода энергии на нагрев воздуха, применяют рециркуляцию внутреннего воздуха. Рециркуляция воздуха – это повторное использование отработанного внутреннего воздуха. Рециркуляция производится в основном с целью экономии тепловой энергии в холодный и переходный периоды года, так как при этом приходится нагревать не весь приточный воздух, а только наружный воздух, необходимый для дыхания людей. Кроме того, использование рециркуляции позволяет стабилизировать режим распределения воздуха в помещении, так как система работает при постоянном расходе, и скорости приточных струй имеют постоянное значение во все периоды года.
Следует подчеркнуть, что рециркуляцияне является обязательной. Существуют системы с переменным расходом воздуха, подающие только наружный воздух, требуемое количество которого определяется по сигналам датчика углекислого газа или влажности. Чаще всего это системы кондиционирования специальных помещений, позволяющие за счет охлаждения получить низкие температуры приточного воздуха в летний период, и тем самым существенно сократить требуемый воздухообмен по тепловым избыткам. Для вентиляции же общественных зданий использование рециркуляции является почти обязательным.
Тепловой баланс расчетного помещения составляется для определения избытков или недостатков тепла, которые должна компенсировать система вентиляции. В помещении, в котором поддерживается постоянный (стационарный, не меняющийся во времени) тепловой режим, должен наблюдаться тепловой баланс (это следует из закона сохранения теплоты)
Даже если бы в помещении не было систем обеспечения микроклимата, то есть систем отопления и вентиляции, баланс тепла все равно бы соблюдался, просто баланс существовал бы при температурах внутреннего воздуха, неприемлемых для человека. Наличие систем отопления и вентиляции позволяет обеспечить тепловой баланс при требуемой температуре внутреннего воздуха. Таким образом, если при расчетной температуре внутреннего воздуха баланс не наблюдается, то есть имеют место избытки или недостатки теплоты, система вентиляции должна скорректировать баланс, введя в помещение точно такое же количество теплоты, но с противоположным знаком.
Таким образом, для определения расчетной тепловой (холодильной или отопительной) способности системы следует произвести расчет избытков теплоты в помещении путем суммирования всех теплопоступлений и теплопотерь с учетом знака (теплопотери учитываются со знаком «минус»). Отметим, что термины теплопоступлений и теплопотери отражаю тлишь направление потоков теплоты: теплопоступления – это поток теплоты внутрь помещения, а теплопотери – поток теплоты из помещения, как показано на рисунке 6.1.
Можно сказать, что теплопотери – это отрицательные теплопоступления. Два термина используются лишь для того, чтобы в разговорной речи и при записи большинства расчетных зависимостей не указывать знаком «минус» перед значением тепловых потерь.
Учитывая наличие знака «минус» перед значением тепловых потерь, результат суммирования теплопоступлений и теплопотерь может оказаться как положительным, так и отрицательным. В первом случае говорят об из-бытках теплоты в помещении, а во втором случае – о недостатках теплоты. Два термина опять-таки используются исключительно ради того, чтобы не упоминать все время действительный знак результата вычислений.
Таблица теплового баланса составляется для трех периодов года по форме, приведенной в конце данного раздела. Хотя данная таблица и называется «Таблица теплового баланса», на самом деле из нее как раз чаще всего и следует, что теплового баланса в помещении без вмешательства системы вентиляции и нет. Так что правильнее было бы ее называть «таблицей небаланса». На самом деле это просто типовая форма, в которой подсчитываются избытки или недостатки теплоты, которые должна компенсировать система вентиляции.
Если в помещении выделяется влага, что обычно и бывает в общественных зданиях (влага поступает от людей), то избытки и недостатки теплоты в помещении подсчитываются раздельно для явного и для полного тепла.
Для общественных зданий характерно наличие водяной системы отопления (чиллеры) с местными нагревательными приборами. Такая система является постоянно действующей и работает круглые сутки, в отличие от систем дежурного отопления промышленных зданий, которые могут отключаться в рабочее время (в первую очередь это касается систем воздушного отопления). Поэтому обычно при составлении таблицы теплового баланса общественных зданий предполагается, что система отопления будет работать, и тепловые поступления от нее включаются в одну из колонок графы «теплопоступления». Тепловой же баланс для промышленного здания обычно составляется без учета теплопоступлений от отопления, так как вопрос о выборе типа системы отопления и ее режима работы решается позднее.
Тепловой баланс общественного здания обычно складывается из типовых составляющих, рассмотренных в разделе «Поступление вредностей» и приведенных на рисунке 6.1. Конечно, теплопотери через ограждения имеют место только в холодный и переходный период года, а поступления теплоты от солнечной радиации обычно учитывается только в теплый период года. Кроме того, если теплопоступления от солнечной радиации через остекление больше расчетных теплопоступлений от освещения, то при подсчете избытков теплоты учитываются только они, а если меньше – только теплопоступления от освещения.
При осуществлении вентиляции помещений наружный воздух, подаваемый в помещения, последовательно изменяет свое состояние в процессе обработки в приточной установки, транспортирования по воздуховодам, распределения его по помещениям и удаления из помещений. На каждом этапе воздух изменяет свое состояние по некоторому элементарному процессу, рассмотренному ранее. Вся совокупность элементарных процессов изменения состояния наружного воздуха от забора его из атмосферы до выброса обратно в атмосферу называется общим термином — вентиляционный процесс.
В реальных условиях параметры воздуха на отдельных стадиях вентиляционного процесса могут быть разными, учитывая непрерывно изменяющиеся условия наружного климата и изменяющееся количество вредностей, поступающих в помещение. Просчет вентиляционного процесса на все возможные сочетания наружных и внутренних условий не имеет смысла, поэтому расчет ведется только на наиболее предельные, ответственные режимы, когда нагрузка на вентиляционное оборудование становится максимальной. Эти условия и режимы называются расчетными. Именно на расчетные условия проводятся все расчеты при проектировании вентиляции.
При этом на каждой стадии вентиляционного процесса воздух имеет вполне конкретные значения параметров. Эти значения называются расчетными параметрами воздуха. С понятием расчетных параметров студенты должны быть знакомы из курсов «Строительная теплофизика» и «Отопление». Наиболее важными расчетными параметрами являются параметры наружного, внутреннего, приточного и удаляемого воздуха.
Наиболее экономичный и распространенный метод обезвоживания древесины — это ее сушка, осуществляемая за счет додвода к влажному материалу тепла нагретым воздухом (или продуктами сгорания) и уноса испарившейся влаги этим же, но частично увлажнившимся и охладившимся воздухом. Для превращения воды в парообразное состояние требуется затратить около 2600 кДж тепла. 
В растущем дереве содержится значительное количество влаги. Она необходима для поддержания жизнедеятельности клеток дереву. В природных условиях жизни леса влага играет положительную роль также в каждом отмершем дереве. Она способствует развитию в древесине микроорганизмов, следовательно своевременному биологическому ее разрушению и удобрению таким образом почвы. При использовании срубленной и обработанной древесины возникает необходимость в предотвращении биологического разрушения древесины, придании ей стойкости против гниения. Наиболее просто это достигается удалением из древесины почти всей влаги. Таким способом из нестойкого сырья биологического происхождения древесина превращается в очень ценный материал, сохраняющийся длительное время. 
